DE3412557A1 - LENGTH MEASURING DEVICE - Google Patents
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Description
MP 125
Ga/Sö/Hr. -3- MP 125
Ga / Sö / Hr. -3-
MAUSER-WERKE OBERNDORF GMBH, 7238 Oberndorf LängenmeßeinrichtungMAUSER-WERKE GMBH OBERNDORF, 7238 Oberdorf length measuring device
Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung mit einem Meßsystem, das als Meßsignal zwei versetzte Sinusspannungen, deren Verlauf von der Längenbewegung des Meßsystems abhängig ist, an eine Interpolationsschaltung abgibt, welche zwei den interpolierten Sinusspannungen 5 entsprechende, um 90° versetzte, feinauflösende Rechteckimpulsfolgen an eine Auswerteschaltung abgibt.The invention relates to a length measuring device with a measuring system, the two offset sinusoidal voltages, the course of which depends on the length movement of the measuring system, to an interpolation circuit as a measuring signal outputs which two of the interpolated sinusoidal voltages 5, offset by 90 °, fine-resolution rectangular pulse sequences corresponding to the interpolated sinusoidal voltages 5 outputs to an evaluation circuit.
Längenmeßeinrichtungen, deren Auflösung größer sein soll als der Markierungsabstand eines Maßstabes des Meßsystems, müssen mit einem entsprechend hohen Interpolationsfaktor arbeiten. Ein hoher Interpolationsfaktor jedoch setzt voraus, daß die beiden Meßsignale phasenstarr zueinander sind und konstante Amplituden und Gleichspannungsanteile haben. Length measuring devices, the resolution of which should be greater than the marking distance of a scale of the measuring system, must be equipped with a work accordingly high interpolation factor. A high interpolation factor However, it is assumed that the two measurement signals are phase-locked to one another and have constant amplitudes and DC voltage components.
Andererseits sollen Längenmeßeinrichtungen mit großer Verfahrgeschwindigkeit in die Meßposition gebracht werden. Dabei sind durch die auftretenden Beschleunigungen Kippungen oder andere Störeinflüsse unvermeidlich. Dies hat zur Folge, daß die genannten Bedingungen für einen hohen Interpolationsfaktor nicht eingehalten werden. Die Längenmeßeinrichtung verzählt sich dann.On the other hand, length measuring devices with high travel speed are to be used be brought into the measuring position. The accelerations that occur cause tilting or other disruptive influences inevitable. As a result, the specified conditions for a high interpolation factor are not met. The length measuring device is then miscounted.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit hoher Auflösung bei niedriger Verfahrensgeschwindigkeit und mit grober Auflösung bei hoher Verfahrgeschwindigkeit gemessen werden kann.The object of the invention is to provide a length measuring device of the initially mentioned to create said type, at the high resolution at low Process speed and with coarse resolution at high travel speed can be measured.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe bei einer Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an der Interpolationsschaltung zusätzlich zwei um 90° versetzte, grobauflösende Rechteckimpulsfolgen abgeleitet sind, daß eine Überwachungsschaltung die Meßspannungen auf das Erreichen eines bestimmten Wertes der Längenbewegung pro Zeiteinheit (Verfahrgeschwindigkeit) überwacht und daß eine Kontroll-Logikschaltung beim Überschreiten dieses Wertes nur die grobauflösenden Rechteckimpulsfolgen und beim Unterschreiten dieses Wertes die feinauflösenden Rechteckimpulsfolgen zur Auswerteschaltung gelangen läßt und daß die Kontroll-Logikschaltung beim Unterschreiten dieses Wertes die feinauflösenden Rechteckimpulsfolgen zu den grobauflösenden Rechteckimpulsfolgen synchronisiert.According to the invention, the above object is achieved in a length measuring device of the type mentioned in that the interpolation circuit In addition, two coarse-resolution square pulse trains offset by 90 ° are derived that a monitoring circuit the measuring voltages are monitored for reaching a certain value of the length movement per unit of time (travel speed) and that a control logic circuit when this value is exceeded only the coarse-resolution square pulse trains and when Falling below this value allows the fine-resolution square pulse trains to reach the evaluation circuit and that the control logic circuit when falling below this value, the fine-resolution square pulse trains to the coarse-resolution square pulse trains synchronized.
Bei schnellen Bewegungen des Meßsystems werden dabei nur die grobauflösenden Reckteckimpulse ausgewertet. Dadurch ist vermieden, daß das Meßsystem die Referenz verliert, d.h. sich verzählt. Kippungen oder andere Störungen des Meßsystems wirken sich trotz der hohen Verfahrensgeschwindigkeit nicht negativ aus. Das Meßsystem kann mit hoher Geschwindigkeit in eine Meßposition gefahren werden. Der mögliche Meßbereich ist aufgrund der hohen Verfahrensgeschwindigkeit groß. Bei niedriger Verfahrgeschwindigkeit werden die feinauflösenden Rechteckimpulse ausgewertet. Es ist dadurch eine hohe Meßgenauigkeit gegeben. Die Umschaltung von der Auswertung der grobauflösenden Rechteckimpulse, auf die Auswertung der feinauflösenden Rechteckimpulse und umgekehrt, erfolgt von selbst. Es werden dadurch auch Beschleunigungen oder Bewegungen des Meßsystems in ihrer Auswirkung auf die Auswertung unterdrückt, auf die der Bediener der Längenmeßeinrichtung keinen Einfluß hat.In the case of rapid movements of the measuring system, only the coarse-resolution Reckteckimpuls evaluated. This prevents the measuring system from losing the reference, i.e. miscounting. Tilts or other malfunctions in the measuring system do not have a negative effect despite the high process speed. The measuring system can be moved at high speed to a measuring position. Of the possible measuring range is large due to the high process speed. If the travel speed is low, the fine-resolution Square pulses evaluated. It is thereby a high measurement accuracy given. Switching from the evaluation of the coarse-resolution square-wave pulses to the evaluation of the fine-resolution square-wave pulses and vice versa, takes place automatically. This also results in accelerations or movements of the measuring system the evaluation is suppressed, which the operator of the length measuring device has no influence on.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the invention emerge from the following Description of exemplary embodiments and the subclaims.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, schematisch dargestelltFig. 1 shows a first embodiment, shown schematically
undand
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, in schematischer2 shows a further exemplary embodiment, in schematic form
Darstellung.Depiction.
Ein inkrementales Meßsystem 1 weist einen Glasmaßstab 2 mit inkrementaler Teilung als Meßnormal auf. Der Glasmaßstab 2 liegt zwischen einem optoelektronischen Sender 3 und einem entsprechenden Empfänger 4. Der Empfänger 4 weist ein nicht näher dargestelltes Abtastgitter auf. Dem Empfänger 4 ist ein Vorverstärker und Wandler 5 nachgeschaltet, der die bei einer Verschiebung des Senders 3 und des Empfängers 4 längs des Maßstabes 2 empfangenen optischen Signale in zwei um 90° gegeneinander versetzte Sinusspannungen umwandelt.An incremental measuring system 1 has a glass scale 2 with an incremental Division as a measuring standard. The glass scale 2 lies between an optoelectronic transmitter 3 and a corresponding receiver 4. The receiver 4 has a scanning grid, not shown in detail on. The receiver 4 is followed by a preamplifier and converter 5 which, when the transmitter 3 and of the receiver 4 along the scale 2 is converted into two sinusoidal voltages offset from one another by 90 °.
Die beiden Sinusspannungen werden einer Interpolationsschaltung 6 zugeführt. Diese weist einen Eingangsverstärker 7 auf, der über Summationspunkte 8 und Komparatoren 9 mit einer Verknüpfungslogik verbunden ist. Die Interpolationsschaltung 6 interpoliert die Sinusspannungen und setzt sie in zwei Rechteckimpulsfolgen Fl und F2 um. Die Rechteckimpulse sind um 90° gegeneinander versetzt. Es handelt sich um die feinauflösenden Rechteckimpulse.The two sinusoidal voltages are fed to an interpolation circuit 6. This has an input amplifier 7, which over Summation points 8 and comparators 9 with a logic operation connected is. The interpolation circuit 6 interpolates the sinusoidal voltages and sets them into two square pulse sequences Fl and F2 around. The square pulses are offset from one another by 90 °. These are the fine-resolution square-wave pulses.
An der Interpolationsschaltung 6 werden grobauflösende Rechteckimpulse Gl und G2, die ebenfalls um 90° gegeneinander versetzt sind, abgegriffen. Die feinauflösenden Rechteckimpulsfolgen Fl und F2 entsprechen einer Auflösung von bspw. 0,125 μΐη bei einem gewählten Meßbereich von 10 mm. Die grobauflösenden Rechteckimpulsfolgen Gl und G2 entsprechen einer Auflösung von bspw. 5 μιτι.Coarse-resolution square-wave pulses are generated at the interpolation circuit 6 Gl and G2, which are also offset from one another by 90 °, are tapped. The fine-resolution rectangular pulse trains Fl and F2 correspond to a resolution of, for example, 0.125 μΐη for a selected measuring range of 10 mm. The coarse-resolution rectangular pulse sequences Gl and G2 correspond to a resolution of, for example, 5 μm.
Die Impulsfolgen Fl, F2 und Gl, G2 werden einer Auswerteschaltung 11 zugeführt. Diese weist für die Impulsfolgen Fl und F2 und dieThe pulse trains F1, F2 and Gl, G2 are fed to an evaluation circuit 11. This has for the pulse trains Fl and F2 and the
Impulsfolgen Gl und G2 je einen Richtungsdiskriminator 12 bzw. 13 auf. Jedem Richtungsdiskriminator 12, 13 ist ein Vorwärts-/ Rückwärtszähler 14, 15 nachgeschaltet. Die Zähler 14 und 15 sind an eine Anzeigeeinheit 16 angeschlossen.Pulse sequences Gl and G2 each have a directional discriminator 12 and 13, respectively. Each directional discriminator 12, 13 is a forward / Down counters 14, 15 connected downstream. The counters 14 and 15 are connected to a display unit 16.
Die beiden Sinusspannungen liegen an einem Differenzverstärker 17, an den eine Überwachungsschaltung 18 angeschlossen ist, die die Signalqualität der beiden Sinussignale kontinuierlich überwacht. Die Überwachungsschaltung 18 ist mit einer Kontroll-Logikschaltung 19 verbunden. An diese sind die Taktausgänge der beiden Richtungsdetektoren angeschlossen. Die Kontroll-Logikschaltung 19 liegt am Rücksetzeingang des Zählers 14 der feinauflösenden Rechteckimpulsfolge Fl, F2. Außerdem ist die Kontroll-Logikschaltung 19 an die Anzeigeeinheit 16 angeschlossen. Der vom Richtungsdiskriminator 12, 13 generierte Takt wird vom Zähler 14 ausgewertet. Die Kontroll-Logik benötigt beide Takte zur Überwachung und zur Synchronisierung.The two sinusoidal voltages are applied to a differential amplifier 17, to which a monitoring circuit 18 is connected, which continuously monitors the signal quality of the two sinusoidal signals. The monitoring circuit 18 is connected to a control logic circuit 19. The clock outputs of the two direction detectors are connected to these. The control logic circuit 19 is on Reset input of the counter 14 of the fine-resolution square-wave pulse sequence Fl, F2. In addition, the control logic circuit 19 is connected to the Display unit 16 connected. The clock generated by the direction discriminator 12, 13 is evaluated by the counter 14. The control logic requires both clocks for monitoring and synchronization.
Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist etwa folgende:The function of the device described is roughly as follows:
Wird ein nicht näher dargestellter Meßschlitten, an dem der Sender 3 und der Empfänger 4 angeordnet sind, mit einer hohen Verfahrgeschwindigkeit, bspw. mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,13 m/s und 2 m/s, verfahren, dann gibt die Überwachungsschaltung 18 an die Kontroll-Logikschaltung 19 ein Singal, wodurch diese den Zähler 14 sperrt bzw. bei jedem grobauflösenden Rechteckimpuls auf Null setzt. An die Anzeigeeinheit 16 gelangt nur das Zählergebnis der grobauflösenden Rechteckimpulse. Diese sind bspw. so ausgelegt, daß sie eine Auflösung von 5 μπι haben.If a measuring slide, not shown, on which the transmitter 3 and the receiver 4 are arranged, with a high travel speed, for example. Moved at a speed between 0.13 m / s and 2 m / s, then the monitoring circuit 18 indicates the control logic circuit 19 a Singal, whereby this the counter 14 blocks or sets to zero with each coarse-resolution square pulse. Only the counting result reaches the display unit 16 of the coarse-resolution square-wave pulses. These are, for example, designed so that they have a resolution of 5 μm.
Unterschreitet die Verfahrgeschwindigkeit bspw. den Wert von 0,13 m/s, dann gelangt an die Anzeigeeinheit 16 auch das Zählergebnis derIf the travel speed falls below, for example, the value of 0.13 m / s, then the display unit 16 also receives the counting result of the
feinauflösenden Rechteckimpulse Fl und F2. Die Kontroll-Logikschaltung 19 synchronisiert den Zähler 14 in Abhängigkeit von den grobauflösenden Rechteckimpulsen Gl und G2. Der jeweilige Schaltungszustand der Kontroll-Logikschaltung 19 wird an der Anzeigeeinheit 16 angezeigt. Zusätzlich kann bei Auswertung der feinauflösenden Rechteckimpulse der Zähler 14 auf Synchronisation mit dem Zähler 15 überwacht werden. Ein "Außertrittfallen" wird von der Kontroll-Logikschaltung 19 angezeigt.fine-resolution square-wave pulses Fl and F2. The control logic circuit 19 synchronizes the counter 14 as a function of the coarse-resolution square-wave pulses Gl and G2. The respective circuit status the control logic circuit 19 is connected to the display unit 16 displayed. In addition, when evaluating the fine-resolution square-wave pulses, the counter 14 can be synchronized with the counter 15 are monitored. A "falling out of step" is triggered by the control logic circuit 19 displayed.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist die Auswerteschaltung 11 einen Generator 20 auf, der von den grobauflösenden Rechteckimpulsfolgen Gl und G2 angestoßen wird. Er gibt bei jeder Schaltflanke der grobauflösenden Rechteckimpulse Gl und G2 bezugsrichtig eine konstante Anzahl von um 90° versetzten Rechteckimpulsen FGl und FG2 ab. Diese sind auf einen Multiplexer 21 geschaltet. An diesem liegen auch die feinauflösenden Rechteckimpulsfolgen Fl und F2. Dem Multiplexer 21 ist ein Zähler 22 nachgeschaltet, der mit einer Anzeigeeinheit 16 verbunden ist. An die Kontroll-Logikschaltung 19 sind die grobauflösenden Rechteckimpulse Gl und G2 angeschlossen. In the embodiment according to FIG. 2, the evaluation circuit 11 has a generator 20, which is generated from the coarse-resolution square-wave pulse trains Gl and G2 is triggered. It gives correct reference to each switching edge of the coarse-resolution square-wave pulses Gl and G2 a constant number of square pulses FG1 and FG2 offset by 90 °. These are connected to a multiplexer 21. At this are also the fine-resolution square pulse trains Fl and F2. The multiplexer 21 is followed by a counter 22 with a display unit 16 is connected. The coarse-resolution square-wave pulses Gl and G2 are connected to the control logic circuit 19.
Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist etwa folgende:The function of the device described is roughly as follows:
Bei hoher Verfahrgeschwindigkeit wird die Weitergabe der feinauflösenden Rechteckimpulsfolgen Fl und F2 am Multiplexer 21 durch die Kontroll-Logikschaltung 19 gesperrt. Bei niedrigen Verfahrgeschwindigkeiten wird der Multiplexer 21 synchron mit den grobauflösenden Rechteckimpulsen Gl, G2 umgeschaltet, so daß die grobauflösenden Rechteckimpulse Gl, G2 an den Zähler 22 weitergegeben werden. Über die Leitung 24 wird angezeigt, ob aus dem Meßsystem 1 interpolierte Rechteckimpulse oder vom Generator 20 .erzeugte Rechteckimpulse vorliegen.At high travel speeds, the fine-resolution Square pulse trains Fl and F2 at the multiplexer 21 by the control logic circuit 19 blocked. At low travel speeds the multiplexer 21 is switched synchronously with the coarse-resolution square pulses Gl, G2, so that the coarse-resolution Square pulses Gl, G2 are passed on to the counter 22. The line 24 shows whether the measuring system 1 interpolated Square-wave pulses or square-wave pulses generated by the generator 20 are present.
Der Vorteil der Schaltung nach der Fig. 1 liegt in dem einfachen Aufbau mit Standardbauteilen, während bei der Schaltung nach Fig. 2 insbesondere vorteilhaft ist, daß sie an verschiedene Zählregisterkarten angeschlossen werden kann. Q5The advantage of the circuit according to FIG. 1 is that it is simple Construction with standard components, while the circuit according to FIG. 2 is particularly advantageous that it is connected to different counting register cards can be connected. Q5
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Legal Events
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| 8141 | Disposal/no request for examination |